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磁感應強度

磁感應強度是指描述磁場強弱和方向的物理量,是矢量,常用符號B表示,國際通用單位為特斯拉(符號為T)。磁感應強度也被稱為磁通量密度或磁通密度。在物理學中磁場的強弱使用磁感應強度來表示,磁感應強度越大表示磁感應越強。磁感應強度越小,表示磁感應越弱。[1]

基本信息

中文名稱:磁感應強度

外文名稱:magnetic flux density

別稱:磁通量密度、磁通密度

適用領域範圍:電磁學

表達式:B=F/IL

物理意義:描述磁場強弱和方向的基本物理量

基本概念

世界上物質以兩種方式存在,一種是看得見,摸得着的這個最常見的物質。一種是看不見,摸不着但卻存在並與周圍物質相互作用着,這種物質叫場。電磁場就是這樣一類物質。比如黑洞就是這樣一類物質。這種物質所發生作用的強度計量單位是磁感應強度。這個物理量之所以叫做磁感應強度,而沒有叫做磁場強度,是由於歷史上磁場強度一詞已用來表示另外一個物理量了。

定義方法

磁感應強度是指描述磁場強弱和方向的物理量,是矢量,常用符號B表示,國際通用單位為特斯拉(符號為T)。磁感應強度也被稱為磁通量密度或磁通密度。在物理學中磁場的強弱使用磁感應強度來表示,磁感應強度越大表示磁感應越強。磁感應強度越小,表示磁感應越弱。[2]


電荷在電場中受到的電場力是一定的,方向與該點的電場方向相同或者相反。電流磁場中某處所受的磁場力(安培力),與電流在磁場中放置的方向有關,當電流方向與磁場方向平行時,電流受的安培力最小,等於零;當電流方向與磁場方向垂直時,電流受的安培力最大。[3]

電荷q以速度v在磁場中運動時受到力f 的作用。在磁場給定的條件下,f的大小與電荷運動的方向有關 。當v 沿某個特殊方向或與之反向時,受力為零;當v與此 特殊方向垂直時受力最大,為Fm。Fm與|q|及v成正比,比值 與運動電荷無關,反映磁場本身的性質,定義為磁感應強度的大小,即B。B的方向定義為:由正電荷所受最大力Fm的方向轉向電荷運動方向 v 時 ,右手螺旋前進的方向 。定義了B之後,運動電荷在磁場 B 中所受的力可表為 F= QVB,此即洛倫茲力公式。除利用洛倫茲力定義B外,也可以根據電流元Idl在磁場中所受安培力df=Idl×B來定義B,或根據磁矩m在磁場中所受力矩M=m×B來定義B,三種定義,方法雷同,完全等價。[4]

磁感應強度的單位

在國際單位制(SI)中,磁感應強度的單位是特斯拉,簡稱特(T)。

在高斯單位制中,磁感應強度的單位是高斯(Gs ),1T=10KGs等於10的四次方高斯。

由於歷史的原因,與電場強度E對應的描述磁場的基本物理量被稱為磁感應強度B,而另一輔助量卻被稱為磁場強度H,名實不符,容易混淆。通常所謂磁場,均指的是B。B在數值上等於垂直於磁場方向長1 m,電流為1 A的導線所受磁場力的大小B= F/IL (F=BIL而來)

磁感應強度的方向

磁場方向即磁感應強度的方向,判定方法是放入檢驗小磁針所受磁場力的方向,也是小磁針穩定平衡時的方向。

由電流方向判斷磁感應強度的方法-------安培定則

安培定則:也叫右手螺旋定則,是表示電流和電流激發磁場的磁感線方向間關係的定則。

通電直導線中的安培定則(安培定則一):用右手握住通電直導線,讓大拇指指向電流的方向,那麼四指的指向就是磁感線的環繞方向;

通電螺線管中的安培定則(安培定則二):用右手握住通電螺線管,使四指彎曲與電流方向一致,那麼大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。[5]

常見磁場的數值範圍

磁感應強度的大小(單位:T):

原子核表面 約10^12

中子星表面 約10^8

目前實驗室值:瞬時 10^3 恆定 37

星際空間 10^(-10)

人體表面 3*10^(-10)

計算公式


無限長載流直導線外距離導線r處

B=μI/2πr、其中,μ=4π×10^(-7)N/A^2,為真空磁導率。r為該點到直導線距離。

圓電流圓心處

B=μI/2R 其中,R為圓半徑。

無限大均勻載流平面外

B=1/2×μα、其中,α是流過單位長度的電流。

一段載流圓弧在圓心處

B=μIφ/4πR、其中,φ是該圓弧對應的圓心角,單位為弧度

恆定電流在其周圍產生的磁場

畢奧-薩伐爾定律): dB=(μIdlXe)/(4pi*r^2)

Idl表示恆定電流的一電流元,r表示從電流元指向某一場點P的徑矢。


參考來源

  1. 磁感應強度方向怎麼判斷,電子發燒友網,2019-01-29
  2. 磁感應強度方向怎麼判斷,電子發燒友網,2019-01-29
  3. 磁感應強度-(經典).ppt
  4. 磁感應強度的定義,電子發燒友網,2019-01-29
  5. 如何判斷磁感應強度方向 方法是什麼,高三網,2018-11-15